Question

在如圖所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ=37⁰的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行．勁度系數(shù)K=5N/m的輕彈簧一端固定在0點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連，彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面．水平面處于場強(qiáng)E=5×10⁴N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場中．已知A、B的質(zhì)量分別為m_A=0.1kg和m_B=0.2kg，B所帶電荷量q=+4×l0^-6C．設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，B電量不變．取g=lOm/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）求B所受靜摩擦力的大小；
（2）現(xiàn)對(duì)A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a=0.6m/s²開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．A從M到N的過程中，B的電勢(shì)能增加了△E_p=0.06J．已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4．求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率．

Answer 1

（1）據(jù)題意靜止時(shí)受力分析如圖所示
由平衡條件得：
對(duì)A有m_Agsinθ=F_T①
對(duì)B有qE+f₀=F_T②
代入數(shù)據(jù)得f₀=0.4N③
（2）據(jù)題意A到N點(diǎn)時(shí)受力分析如圖所示由牛頓第二定律得：
對(duì)A有F+m_Agsinθ-F_T-F_Ksinθ=m_Aa④
對(duì)B有F_T-qE-f=m_Ba⑤
其中f=μm_Bg⑥
F_K=kx⑦
由電場力做功與電勢(shì)能的關(guān)系得△E_P=qEd⑧
由幾何關(guān)系得x=

d

sinθ

-

d

tanθ

⑨
A由M到N由

v

2t

-

v

20

=2ad得A運(yùn)動(dòng)到N的速度v=

2ad

⑩
拉力F在N點(diǎn)的瞬時(shí)功率P=Fv?
由以上各式代入數(shù)據(jù)P=0.528W?
答：（1）B所受靜摩擦力的大小為0.4N．
（2）A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率為0.528W．